AT511823B1

AT511823B1 - METHOD AND DEVICE FOR GENERATING COLD AND / OR USE HEAT AND MECHANICAL OR BZW. ELECTRICAL ENERGY BY MEANS OF AN ABSORPTION CIRCUIT

Info

Publication number: AT511823B1
Application number: ATA148/2012A
Authority: AT
Inventors: Georg Dr Beckmann
Original assignee: Georg Dr Beckmann
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-03-15
Also published as: AT511823A4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Kälte und/oder Nutzwärme sowie von mechanischer bzw. elektrischer Energie unter der Verwendung eines Absorptionskreislaufes, mit einem Desorber (3), einer Expansionsmaschine (9) zur Erzeugung der mechanischen Energie, einem Kondensator (13), einem Verdampfer (18) und einem Absorber (1), samt verbindenden Rohrleitungen, Pumpen und Armaturen; die erfinderische Speicherung von Produktströmen unterschiedlicher Kältemittelkonzentrationen in Speichern (30, 33, 36) ermöglicht sowohl die Spitzenlastdeckung der Energiebereitstellung als auch die Anpassung an wechselnde thermische Gegebenheiten der Wärmequelle und der Verbraucher.The invention relates to a device for generating cold and / or useful heat as well as mechanical or electrical energy using an absorption cycle, with a desorber (3), an expansion machine (9) for generating the mechanical energy, a capacitor (13), an evaporator (18) and an absorber (1), including connecting pipes, pumps and fittings; the inventive storage of product streams of different refrigerant concentrations in stores (30, 33, 36) allows both the peak load coverage of the energy supply and the adaptation to changing thermal conditions of the heat source and the consumer.

Description

österreichisches Patentamt AT511 823B1 2013-03-15Austrian Patent Office AT511 823B1 2013-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Kälte und/oder Nutzwärme sowie von mechanischer bzw. elektrischer Energie mittels eines Absorptionskreislaufes.Description: [0001] The invention relates to a device for generating cold and / or useful heat as well as mechanical or electrical energy by means of an absorption cycle.

[0002] Die Erzeugung von Kälte mittels eines Absorptionskreislaufes unter der Verwendung einer Wärmequelle ist seit langem Stand der Technik, insbesondere mit dem Kältekreislaufmedium: Ammoniak (NH3) als Kältemittel und Wasser (H20) als Absorptionsmittel. Ein Absorptionskreislaufes kann auch Nutzwärme erzeugen, indem Kälteenergie oder Umgebungswärme auf das Niveau der Nutzwärme transformiert wird („Wärmetrafo"). Gegenüber den verbreiteten Kompressionskältemaschinen und Wärmepumpen benötigt der Absorptionskreislauf nur wenig Antriebsleistung (z. B. für Pumpen). Gemäß dem fortschrittlichen Stand der Technik zeigen die Patentanmeldungen US2010/0154419A1 und US2005/0086971A1 Absorptionskreisläufe, in welchen der Dampf aus dem (von einer Wärmequelle beheizten) Absorber über eine Turbine bzw. einem Schraubenexpander expandiert und mechanische bzw. elektrische Energie („Kraft") erzeugt wird. Thermodynamisch betrachtet ist die gekoppelte Erzeugung von Kraft, Wärme, Kälte höchst effizient, jedoch ist das Verhältnis der erzeugten Anteile zueinander unflexibel und starr. In der Praxis entspricht der derart erzeugte Energiemix selten dem Bedarf des Verbrauchers, somit bleibt der Effizienzvorteil ein theoretischer. Schwankt obendrein die Wärmequelle selbst in Quantität und Qualität (z. B. bei der Abwärmenutzung), ist eine bedarfsgerechte Energieerzeugung nahezu unmöglich.The generation of cold by means of an absorption cycle using a heat source has long been state of the art, especially with the refrigeration cycle medium: ammonia (NH3) as the refrigerant and water (H20) as the absorbent. An absorption cycle can also generate useful heat by transforming cooling energy or ambient heat to the level of useful heat ("heat transfer"). Compared with the widely used compression refrigeration machines and heat pumps, the absorption cycle requires little drive power (eg for pumps). According to the advanced state of the art, patent applications US2010 / 0154419A1 and US2005 / 0086971A1 show absorption cycles in which the steam from the absorber (heated by a heat source) expands via a turbine or screw expander and generates mechanical or electrical energy ("force"). is produced. Thermodynamically, the coupled generation of force, heat, and cold is highly efficient, but the ratio of the generated fractions is inflexible and rigid. In practice, the energy mix thus produced rarely meets the needs of the consumer, so the efficiency advantage remains theoretical. On top of that, if the heat source itself fluctuates in quantity and quality (for example, in the use of waste heat), demand-based energy generation is virtually impossible.

[0003] Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die genannten Nachteile zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Der Unteranspruch zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung.The invention has for its object to avoid the disadvantages mentioned. This is inventively achieved by the characterizing features of claim 1. The dependent claim shows a further advantageous embodiment.

[0004] Die Figuren 1 bis 3 verdeutlichen die Erfindung: [0005] Fig. 1 zeigt das Verfahrensfließbild des Absorptionskreislaufes gemäß dem fortschritt lichen Stand der Technik, [0006] Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Speichersystem zur Erhöhung der Flexibilität derFigures 1 to 3 illustrate the invention: Figure 1 shows the process flow diagram of the absorption cycle according to the advanced prior art, Figure 2 shows the storage system according to the invention for increasing the flexibility of

Energiebereitstellung, [0007] Fig. 3 zeigt eine Variante zur Fig. 2, welche das Speichersystem weiter vereinfacht.Energy supply, Fig. 3 shows a variant of FIG. 2, which further simplifies the storage system.

[0008] Fig. 1 zeigt das Verfahrensfließbild des Absorptionskreislaufes; als Zusatzinformationen sind in diesem Verfahrensfließbild folgende Koordinaten eingetragen: [0009] a. Abszisse (x-Achse): Die Temperatur in der jeweiligen Komponente, d. h. eine Kom ponente mit höherer Temperatur ist weiter rechts angeordnet.Fig. 1 shows the process flow diagram of the absorption cycle; As additional information, the following coordinates are entered in this process flow diagram: [0009] a. Abscissa (x-axis): the temperature in the respective component, d. H. a component with a higher temperature is arranged further to the right.

[0010] b. Ordinate (y-Achse): Der Druck in der jeweiligen Komponente, d. h. eine Komponen ten mit einem höheren Druck ist weiter oben angeordnet.B. Ordinate (y-axis): The pressure in the respective component, d. H. a component with a higher pressure is placed higher up.

[0011] c. Die Hauptdiagonale (45°-Gerade): Die Konzentration (Massenanteil vom Kältemittel im Arbeitsmedium): rechts von der Hauptdiagonale befindet sich der kältemittelarme, links davon der kältemittereiche Teil des Kreislaufes.C. The main diagonal (45 ° straight): The concentration (mass fraction of the refrigerant in the working medium): to the right of the main diagonal is the low-refrigerant, to the left of the refrigerant-rich part of the circuit.

[0012] d. Ein Energieeintrag ist mit einem Pfeil zur Komponente hin, eine Energieabgabe mit einem Pfeil von der Komponente weg angedeutet.D. An energy input is indicated with an arrow towards the component, an energy output with an arrow away from the component.

[0013] e. Die mechanische bzw. elektrische Energie wird mit „P" bezeichnet, die Wärmeenergie mit „Q". Wärmeeinträge mit einem Temperaturniveau deutlich unter der Umgebungstemperatur sind Kälteenergien, Wärmeabgaben mit einem Temperaturniveau deutlich über der Umgebungstemperatur sind Nutzwärmen (z. B. Wärmen für Heiz- und Prozesszwecke).E. The mechanical or electrical energy is denoted by "P". denotes the heat energy with "Q". Heat inputs with a temperature level well below the ambient temperature are cold energies, heat outputs with a temperature level well above the ambient temperature are useful heat (eg heating for heating and process purposes).

[0014] Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich zunächst auf den Absorptionskreislauf im „Kraft-Kälte-Modus".The following description initially refers to the absorption cycle in the "power-cold mode".

[0015] Das Arbeitsmedium des Kreislaufes, ein binäres Gemisch aus dem Kältemittel, z. B. 1 /8 österreichisches Patentamt AT511 823 B1 2013-03-15 NH3, und dem Absorptionsmittel, z. B. H20, verlässt mit einer vorgegebenen Konzentration den Absorber 1 und gelangt über die Speiseleitung mit Speisepumpe 2 in den Desorber 3, der über eine Desorber-Wärmetauscherfläche 4 mittels eines Heizmediums, z. B. einem heißen Rauchgas, mit der Wärme Qd beheizt wird (das Heizmedium tritt beim Desorber-Heizmediumeintritt 5 ein und verlässt diesen beim Desorber-Heizmediumaustritt 6). Im Desorber kommt es zur Desorption (zum Ausdampfen des Kältemittels); die zurückbleibende kältemittelarme Lösung verlässt den Desorber 3 und gelangt über die Lösungsrücklaufleitung mit Entspannungsventil 7 zurück in den Absorber 1. Der entstehende Frischdampf hingegen ist kältemittelreich und er verlässt den Desorber 3.The working medium of the circuit, a binary mixture of the refrigerant, for. B. 1/8 Austrian Patent Office AT511 823 B1 2013-03-15 NH3, and the absorbent, z. B. H20, leaves the absorber 1 with a predetermined concentration and passes through the feed line with feed pump 2 in the desorber 3, which via a desorber heat exchanger surface 4 by means of a heating medium, for. B. a hot flue gas, is heated with the heat Qd (the heating medium enters the desorber Heizmediumeintritt 5 and leaves it in the desorber Heizmediumaustritt 6). In the desorber it comes to desorption (evaporation of the refrigerant); The remaining low-refrigerant solution leaves the desorber 3 and passes through the solution return line with expansion valve 7 back into the absorber 1. The resulting live steam, however, is rich in cold and he leaves the desorber. 3

[0016] Der heiße und gespannte Frischdampf fließt über die Frischdampfleitung mit Regel- bzw. Schnellschussventil 8 der Expansionsmaschine 9, z. B. als Turbine oder Schraubenexpander ausgeführt, zu; diese Expansionsmaschine 9 gibt die mechanische Leistung an der Expansi-onsmaschinen-Welle 10, z. B. an einen elektrischen Generator 11, ab, wobei elektrische Energie P erzeugt wird, während der expandierte Abdampf die Expansionsmaschine 9 verlässt.The hot and tense steam flows through the main steam line with control or high-speed valve 8 of the expansion machine 9, z. B. designed as a turbine or screw expander, too; this expansion machine 9 gives the mechanical power to the expansion machine shaft 10, e.g. B. to an electric generator 11, from, wherein electrical energy P is generated, while the expanded exhaust steam leaves the expansion machine 9.

[0017] Der Abdampf fließt über die Abdampfleitung 12 dem Kondensator 13 zu, in welchem über die Kondensator-Wärmetauscherfläche 14 Wärme entzogen wird, wobei sich ein Kühlmedium, z. B Umgebungsluft oder Kühlwasser, eintretend beim Kondensator-Kühlmediumeintritt 15 und austretend beim Kondensator-Kühlmediumaustritt 16, aufheizt und dabei die Wärme Qc an die Umgebung abführt. Der solcherart verflüssigte Abdampf - das Kondensat - sammelt sich und verlässt den Kondensator 13.The exhaust steam flows through the exhaust steam line 12 to the condenser 13, in which heat is extracted via the condenser heat exchanger surface 14, wherein a cooling medium, for. B ambient air or cooling water, entering the condenser cooling medium inlet 15 and exiting at the condenser Kühlmediumaustritt 16, heats and thereby dissipates the heat Qc to the environment. The thus liquefied exhaust steam - the condensate - collects and leaves the condenser 13.

[0018] Das Kondensat fließt über die Kondensatleitung mit Entspannungsventil 17 dem Verdampfer 18 zu, welchem über eine Verdampfer-Wärmetauscherfläche 19 mittels eines Kältemediums, z. B. einer frostsicheren Kältemischung, welches beim Verdampfer-Kältemediumeintritt 20 eintritt und beim Verdampfer-Kältemediumaustritt 21 austritt, Wärme entzogen wird; da der Verdampfer 18 mit einem geringeren Druck als der Kondensator 13 betrieben wird, liegt die Verdampfungstemperatur in der Regel unter der Umgebungstemperatur, hier wird also die Kälteleistung Qv erbracht. Der Kältemitteldampf verlässt über den Verdampfer 18.The condensate flows through the condensate line with expansion valve 17 to the evaporator 18, which via an evaporator heat exchanger surface 19 by means of a cooling medium, for. B. a frost-resistant cryogen which enters the evaporator-Kältemediumeintritt 20 and exits at the evaporator refrigerant outlet 21, heat is removed; since the evaporator 18 is operated at a lower pressure than the condenser 13, the evaporation temperature is usually below the ambient temperature, so here is the cooling capacity Qv provided. The refrigerant vapor leaves via the evaporator 18th

[0019] Der Kältemitteldampf mit geringem Druck gelangt über Kältemitteldampfleitung 22 und in den Absorber 1, wo sich der Kältemitteldampf mit der kältemittelearmen Lösung vereinigt; diese Absorption ist einerseits mit einer Unterdruckbildung verbunden, andererseits wird dabei die Lösungsmittelwärme frei, welche über die Absorber-Wärmetauscherfläche 23 abgeführt wird, wobei sich ein Kühlmedium, z. B. Umgebungsluft oder Kühlwasser, vom Absorber-Kühlmediumeintritt 24 zum Absorber-Kühlmediumaustritt 25 aufheizt und dabei die Wärme Qa an die Umgebung abführt. Mit der Entstehung des Lösungsmittels mit der vorgegebenen Konzentration und der Bereitstellung dieser über Speiseleitung mit Speisepumpe 2 schließt sich der Kreislauf.The refrigerant vapor at low pressure passes through refrigerant vapor line 22 and into the absorber 1, where the refrigerant vapor combines with the low-refrigerant solution; this absorption is on the one hand associated with a negative pressure, on the other hand, while the solvent heat is released, which is dissipated via the absorber heat exchanger surface 23, wherein a cooling medium, for. B. ambient air or cooling water, from the absorber cooling medium inlet 24 to the absorber cooling medium outlet 25 heats up and thereby dissipates the heat Qa to the environment. With the formation of the solvent with the predetermined concentration and the provision of this via feed line with feed pump 2, the circuit closes.

[0020] Zur Anpassung der erzeugten Kälteleistung an dem Kältebedarf sind im Verfahrensfließbild folgende Bypassleitungen strichliert eingezeichneten: Die Frischdampfbypassleitung mit Bypassventil 26 zweigt von der Frischdampfleitung 8 ab und umgeht die Expansionsmaschine 9 - der abgezweigte Frischdampf gelangt über die Abdampfleitung 12 in den Kondensator 13; diese Betriebsweise wird man z. B. wählen, wenn die Kälteleistung gesteigert werden soll. Die Abdampfbypassleitung mit Bypassventil 27 zweigt hingegen von der Abdampfdampfleitung 12 ab und umgeht den Kondensators 13 und den Verdampfers 18 - der abgezweigte Abdampf gelangt über die Kältemitteldampfleitung 22 in den Absorber 1; diese Betriebsweise ist angezeigt, wenn kein Kältebedarf vorhanden ist. Beide Betriebsweisen sind verlustreich.To adapt the generated cooling capacity to the refrigeration demand following bypass lines are shown in dashed lines in the process flow diagram: The live steam bypass line with bypass valve 26 branches off from the main steam line 8 and bypasses the expansion machine 9 - the diverted live steam passes through the exhaust steam line 12 into the condenser 13; this mode of operation will be z. B. if the cooling capacity should be increased. The Abdampfbypassleitung with bypass valve 27, however, branches off from the Abdampfdampfleitung 12 and bypasses the condenser 13 and the evaporator 18 - the diverted exhaust steam passes through the refrigerant vapor line 22 into the absorber 1; This mode of operation is indicated if there is no need for refrigeration. Both modes of operation are lossy.

[0021] Es ist aber auch die Produktion von Nutzwärme möglich, indem die Entnahme dieser z. B. an der Expansionsmaschinen-Anzapfleitung 28 erfolgt. Energetisch bestechender ist es hingegen, den Kondensator 13 und/oder den Absorber 1 bewusst bei einer Temperatur höher als die Umgebungstemperatur zu fahren, sodass am Kondensator-Kühlmediumaustritt 16 bzw. am Absorber-Kühlmediumaustritt 25 die Nutzwärmen Qc bzw. Qa anfallen. Führt man dem Verdampfer 18 Umgebungswärme zu, dann fährt der Absorptionskreislauf im „Kraft-Wärmetrafo-Modus". Eine Kombination der beiden beschriebenen Betriebsmodi ist ein „Kraft- 2/8 österreichisches Patentamt AT511 823 B1 2013-03-15 Wärmetrafo-Kälte-Modus" (Tri-Generation), bei der am Verdampfer 18 die Kälteleistung Qv als Wärmequelle hergezogen wird. Der Gesamtwirkungsgrad der Kopplungsanlage kann dabei deutlich über 100 % liegen. Bedauerlicherweise kann wegen der starren Kopplung des erzeugten Energiemixes dieser Vorteil in der Praxis kaum genutzt werden.But it is also the production of useful heat possible by the removal of these z. B. takes place at the expansion machine tapping line 28. It is energetically more attractive, however, consciously to drive the capacitor 13 and / or the absorber 1 at a temperature higher than the ambient temperature, so that the useful heat Qc or Qa incurred at the condenser Kühlmediumaustritt 16 and the absorber Kühlmediumaustritt 25. If ambient heat is supplied to the evaporator 18, then the absorption cycle runs in the "power-heat-transfer mode". A combination of the two modes of operation described is a "power-train cold-mode". (Tri-generation), in which the evaporator 18, the cooling capacity Qv is drawn as a heat source. The overall efficiency of the coupling system can be well above 100%. Regrettably, because of the rigid coupling of the generated energy mix, this advantage can hardly be used in practice.

[0022] Fig. 2 zeigt zusätzlich zum vom Verfahrensfließbild gemäß der Fig. 1 das erfinderisches Energiespeichersystem, welches nicht nur temporäre Variationen der Kälte- und/oder Wärmeerzeugung (Spitzenlasterzeugung), sondern auch Veränderungen der Konzentrationen im Gesamtkreislauf zum Zwecke der optimalen Anpassung an die Gegebenheiten der Wärmequelle ermöglicht.Fig. 2 shows in addition to the process flow diagram of FIG. 1, the inventive energy storage system, which not only temporary variations of refrigeration and / or heat generation (peak load generation), but also changes in concentrations in the overall cycle for the purpose of optimal adaptation to the Conditions of the heat source allows.

[0023] Von der Funktion her gesehen sind drei Speichersystem vorgesehen: [0024] 1. Eine Kondensat-Lade/Entladeleitung 29 zweigt von der Kondensatleitung 17 ab und führt zu einem Kondensat-Speicher 30 mit dem Flüssigkeitstand bzw. -volumen 31; die Lade/Entladeleitung ist dabei als in beiden Richtungen durchflossene Leitung mit einer reversierbaren Pumpe eingezeichnet, jedoch existieren für diese Problemstellung auch andere bekannte Ausführungsformen.In terms of function, three storage systems are provided: 1. A condensate charging / discharging line 29 branches off from the condensate line 17 and leads to a condensate store 30 with the liquid level or volume 31; the charge / discharge line is shown as a traversed in both directions line with a reversible pump, but exist for this problem, other known embodiments.

[0025] 2. Eine Speise-Lade/Entladeleitung 32 zweigt von der Speiseleitung 2 ab und führt zu einem Speise-Speicher 33 mit dem Flüssigkeitsstand bzw. -volumen 34.2. A feed-charging / discharging line 32 branches off from the feed line 2 and leads to a feed store 33 with the liquid level or volume 34th

[0026] 3. Eine Lösungs-Lade/Entladeleitung 35 zweigt von der Lösungsrücklaufleitung 7 ab und führt zu einem Lösungs-Speicher 36 mit dem Flüssigkeitsstand bzw. -volumen 37.3. A solution charging / discharging line 35 branches off from the solution return line 7 and leads to a solution reservoir 36 with the liquid level or volume 37.

[0027] Mit diesen drei Speichersystemen lassen sich verschiedene Betriebsweisen bzw. Modi fahren: [0028] a. Bei einer temporär höheren Kälteleistung (Kältespitzenlast) werden dem Kondensat-Various modes of operation or modes can be run with these three storage systems: [0028] a. With a temporarily higher cooling capacity (cold peak load), the condensate

Speicher 30 mit dem Flüssigkeitsstand 31 und dem Lösungs-Speicher 36 mit dem Flüssigkeitsstand 37 entladen, das heißt die Flüssigkeitsstände 31 und 37 werden abgesenkt, indem die Kondensat-Lade/Entladeleitung 29 und die Lösungs-Lade/Entladeleitung 35 in der Richtung zu den Leitungen 17 bzw. 7 durchströmt werden. Der Verdampfer 18 und der Absorber 1 werden dadurch mit den für die Kälteproduktion nötigen Flüssigkeiten der dazugehörigen Konzentration versorgt. Andererseits steigt im Speise-Speicher 33 der Flüssigkeitsstand 34, indem die Speise-Lade/Entladeleitung 32 überschüssige Speise aus der Speiseleitung 2 aufnimmt. Bei einer temporär niedrigeren Kälteleistung (Kälteschwachlast) wird umgekehrt verfahren. Diese temporäre Lastabdeckung lässt sich nur soweit fahren, bis mindestens einer der Speicher entladen oder geladen ist. Da die erforderliche Kälteleistung zuweilen einer periodischen Schwankung unterliegt, ist die beschriebene temporäre Lastabdeckung von hohem Wert.Memory 30 with the liquid level 31 and the solution reservoir 36 with the liquid level 37 discharged, that is, the liquid levels 31 and 37 are lowered by the condensate charge / discharge line 29 and the solution charge / discharge line 35 in the direction of the lines 17 and 7 are flowed through. The evaporator 18 and the absorber 1 are thereby supplied with the necessary for the refrigeration liquids of the associated concentration. On the other hand, in the feed store 33, the liquid level 34 rises as the feed charge / discharge line 32 receives excess food from the feed line 2. With a temporarily lower cooling capacity (low-calorific load), the procedure is reversed. This temporary load cover can only be moved until at least one of the storage tanks is unloaded or charged. Since the required cooling capacity is sometimes subject to a periodic fluctuation, the described temporary load cover is of high value.

[0029] b. Mit den Speichersystemen lassen sich auch die Konzentrationsverhältnisse im Ar beitsmedium des Gesamtkreislaufes beeinflussen. Das Laden des Kondensat-Speicher 30, bei dem der Flüssigkeitsstand 31 ansteigt, führt bei einem gleichbleibenden Ladezustand des Speise-Speicher 33, bei dem der Flüssigkeitsstand 34 gleichbleibt, zu einem Entladen des Lösungs-Speichers 36, bei dem sein Flüssigkeitsstand 37 absinkt, sodass dem Gesamtkreislauf kältemittelreiches Kondensat entzogen wird und der fließende Gesamtkreislauf bezüglich seiner Konzentration zur kältemittelarmen Seite schiftet; dieser Betriebsmodus könnte vorteilhaft sein, wenn trotz höherer, möglicher Systemtemperaturen höhere Systemdrücke vermieden werden sollen (so bring z. B. bei einem konstanten Desoberdruck von 30 bar eine Kältemittelverarmung von 70 auf 10 % NH3 eine Siedepunktserhöhung von 85 auf 210 °C, wobei - beim Vorhandensein einer entsprechenden höher temperaturigen Wärmequellen - der Carnotwirkungsgrad von 20 auf 41 % steigt, womit sich auch die Ausbeute an Kraft verdoppelt). Sollten die Speichersysteme ausschließlich zur Beeinflussung Konzentrationsverhältnisse im Arbeitsmedium des Gesamtkreislaufes die- 3/8 österreichisches Patentamt AT 511 823 B1 2013-03-15 nen und nicht auch zur Lastabdeckung gemäß dem Punkt a., so kann der Speise-Speicher 33 samt der Speise-Lade/Entladeleitung 32 entfallen.B. The storage systems can also influence the concentration ratios in the working medium of the overall cycle. The loading of the condensate store 30, in which the liquid level rises 31, leads to a discharge of the storage tank 33, in which the liquid level 34 remains constant, with a constant state of charge of the feed store 36, in which its liquid level 37 drops, so refrigerant-rich condensate is withdrawn from the overall cycle, and the flowing total cycle adds its concentration to the refrigerant-lean side; this mode of operation could be advantageous if higher system pressures are to be avoided despite higher, possible system temperatures (for example, at a constant super-pressure of 30 bar, a refrigerant depletion from 70 to 10% NH 3 raises the boiling point from 85 to 210 ° C.), in the presence of a corresponding higher temperature heat sources - the Carnot efficiency increases from 20 to 41%, which also doubles the yield of power). If the storage systems are used exclusively for influencing concentration ratios in the working medium of the overall cycle and not also for load coverage in accordance with point a., The food storage 33 together with the feed can be used. Charging / discharging line 32 omitted.

[0030] Eine derartige Speicherung ist neuartig und es ist schwierig, diese in herkömmliche Kategorien zu klassifizieren: Die Speicher arbeiten drucklos, speichern bei Umgebungstemperatur, haben also auch keine Wärmeverluste, weisen aber verschiedene Konzentrationen des Kältekreislaufmediums auf. Im Grunde wird latente Energie (Trennarbeit bei der Desorption) gespeichert und die Energiedichte übertrifft in der Regel jene eines Wärmespeichers.Such storage is novel and it is difficult to classify them in conventional categories: The memory work without pressure, store at ambient temperature, so have no heat loss, but have different concentrations of the refrigeration cycle medium. Basically, latent energy (separation work in the desorption) is stored and the energy density usually exceeds that of a heat storage.

[0031] Fig. 3 zeigt eine Variante zum Verfahrensfließbild gemäß der Fig. 2; hier werden der Kondensat-Speicher 30, gegebenenfalls der Speise-Speicher 33 und der Lösungs-Speicher 36 von der Funktion her in ein einem einzigen Schichtspeicher 38 zusammengefasst, wobei die Kondensat-Lade/Entladeleitung 29 in das Kondensat-Flüssigkeitsvolumen 31, gegebenenfalls die Speise-Lade/Entladeleitung 32 in das Speise-Flüssigkeitsvolumen 34 und die Lösungs-Lade/Entladeleitung 35 in das Lösungs-Flüssigkeitsvolumen 37 innerhalb des Schichtspeichers 38 führen. Da die verschiedenen Flüssigkeitsvolumina nicht nur unterschiedliche Konzentrationen, sondern auch unterschiedliche Dichten haben, kommt es innerhalb des Schichtspeichers 38 nicht zur Vermischung, sondern zur erwünschten Schichtbildung mit Trennschichten 39 bzw. 40. Das Volumen des Schichtspeichers 38 ist dabei kleiner als das Gesamtvolumen der Speicher 30 und 36 bzw. auch 33 der Fig. 2, da diese Speichersysteme im „Gegentakt" arbeiten.FIG. 3 shows a variant of the process flow diagram according to FIG. 2; FIG. Here, the condensate storage 30, optionally the feed storage 33 and the solution storage 36 are summarized in terms of function in a single layer memory 38, wherein the condensate charge / discharge line 29 into the condensate liquid volume 31, optionally the feed Charging / discharging line 32 into the feed liquid volume 34 and the solution charge / discharge line 35 in the solution-liquid volume 37 within the stratified storage 38 lead. Since the different liquid volumes not only have different concentrations, but also different densities, it does not come to the mixing within the layer memory 38, but to the desired layer formation with release layers 39 and 40. The volume of the layer memory 38 is smaller than the total volume of the memory 30th and 36 and also 33 of FIG. 2, since these memory systems are in "push-pull". work.

[0032] Das erfinderische Verfahren eröffnet ein riesiges Anwendungsfeld und ermöglicht fundamentale Verbesserungen hinsichtlich der Energieeffizient und der Kosteneffizienz: [0033] a. Der vorgeschlagene Kreisprozess erzeugt Kraft, Wärme, Kälte mit einer einzigenThe inventive method opens up a huge field of application and allows fundamental improvements in terms of energy efficiency and cost efficiency: [0033] a. The proposed cycle process generates power, heat, cold with a single

Anlage. Die Speicherung ermöglicht die verschiedenen Energieformen bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen. Diese gekoppelte Energiedienstleistung erhöht die Energieeffizienz, die jährliche Ausnutzung und vereinfacht den apparativen Aufwand drastisch gegenüber der getrennten Erzeugung der Energieformen.Investment. The storage makes it possible to provide the various forms of energy as needed. This coupled energy service increases the energy efficiency, the annual utilization and simplifies the expenditure on equipment drastically compared to the separate generation of energy forms.

[0034] b. Das Verfahren eignet sich besonders für die Nutzung von erneuerbaren Energien (Biomassegefeuerte, Solarthermische, Geothermische Energien), von Abwärmen (z. B. industrieller Herkunft, aus Abgasen von Motoren), von Wärmen aus Fernwärmeleitungen.B. The process is particularly suitable for the use of renewable energies (biomass fired, solar thermal, geothermal), waste heat (eg of industrial origin, engine exhaust fumes), heat from district heating pipelines.

[0035] Die Nutzung von Wärmen aus Fernwärmeleitungen zur dezentralen und emissionsfreien Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung soll beispielhaft quantifiziert werden. Das Fernwärmenetz beheizt den Desorber 3 mit der Wärme Qd. Der Generator 11 erzeugt die elektrische Energie P. Die Wärmen Qc des Kondensators 13 und Qa des Absorbers 1 werden als Nutzwärme ausgekoppelt. Die Kälteleistung Qv wird am Verdampfer 18 erzeugt. Die nachstehende Tabelle zeigt, dass der Gesamtwirkungsgrad weit über 100% liegt.The use of heat from district heating pipes for decentralized and emission-free power, heat and cooling should be quantified by way of example. The district heating network heats the desorber 3 with the heat Qd. The generator 11 generates the electrical energy P. The heat Qc of the capacitor 13 and Qa of the absorber 1 are decoupled as useful heat. The cooling capacity Qv is generated at the evaporator 18. The table below shows that the overall efficiency is well over 100%.

Desorber: Fernwärme-Auskopplung (140/55°C) Qd kW „1000" Stromerzeugung P (10 % von Qd) kW 100 Differenz Qd-P kW 900 Wärmeverhältnis Qv/(Qd-P) % 50% Kälteleistung (Ίδ'Ό) Qv kW 450 Nutz-Wärmeleistung (40 ‘C) Qn=Qc+Qa kW 1350 Gesamte Energieleistung P+Qn+Qv kW 1900 Gesamtwirkungsgrad (P+Qn+Qv)/Qd % 190% [0036] Derartige Tri-Generation-Anlagen könnten dezentral und nahe der Fernwärmeleitung angeordnet Gebäude, Komplexe, Zentren emissionsfreien mit Strom, Nutzwärme und Kälte versorgen und die Fernwärmeleitung auch außerhalb der Heizperiode ausnutzen. Die Voraus- 4/8 österreichisches Patentamt AT 511 823 B1 2013-03-15Desorber: District heat extraction (140/55 ° C) Qd kW "1000 " Power generation P (10% of Qd) kW 100 Difference Qd-P kW 900 Heat ratio Qv / (Qd-P)% 50% Cooling capacity (Ίδ'Ό) Qv kW 450 Effective heat output (40 'C) Qn = Qc + Qa kW Total Energy Efficiency P + Qn + Qv kW 1900 Overall Efficiency (P + Qn + Qv) / Qd% 190% [0036] Such tri-generation plants could be decentralized and near the district heating pipelines arranged buildings, complexes, centers emission-free with electricity, useful heat and Supply the cold and exploit the district heating pipe outside the heating season. The 4/8 Austrian Patent Office AT 511 823 B1 2013-03-15

Setzungen dafür sind die bedarfsgerechte Erzeugung des Energiemix sowie die Fähigkeit, mit gleitenden Vorlauftemperaturen zurecht zu kommen. Diese Voraussetzungen werden durch die erfindungsmäßige Speicherung erfüllt. FIGUREN-LEGENDE: 1 Absorber 2 Speiseleitung mit Speisepumpe 3 Desorber (auch: Austreiber, Kocher, Dampferzeuger) 4 Desorber-Wärmetauscherfläche 5 Desorber-Heizmediumeintritt 6 Desorber-Heizmediumaustritt 7 Lösungsrücklaufleitung mit Entspannungsventil 8 Frischdampfleitung mit Regel- bzw. Schnellschlussventil 9 Expansionsmaschine 10 Expansionsmaschinen-Welle 11 Generator 12 Abdampfleitung 13 Kondensator (auch: Verflüssiger) 14 Kondensator-Wärmetauscherfläche 15 Kondensator-Kühlmediumeintritt 16 Kondensator-Kühlmediumaustritt 17 Kondensatleitung mit Entspannungsventil 18 Verdampfer 19 Verdampfer-Wärmetauscherfläche 20 Verdampfer-Kältemediumeintritt 21 Verdampfer-Kältemediumaustritt 22 Kältemitteldampfleitung 23 Absorber-Wärmetauscherfläche 24 Absorber-Kühlmediumeintritt 25 Absorber-Kühlmediumaustritt 26 Frischdampfbypassleitung mit Bypassventil 27 Abdampfbypassleitung mit Bypassventil 28 Expansionsmaschinen-Anzapfleitung 29 Kondensat-Lade/Entladeleitung 30 Kondensat-Speicher 31 Kondensat-Flüssigkeitsstand bzw. -volumen 32 Speise-Lade/Entladeleitung 33 Speise-Speicher 34 Speise-Flüssigkeitsstand bzw. -volumen 35 Lösungs-Lade/Entladeleitung 36 Lösungs-Speicher 37 Lösungs-Flüssigkeitsstand bzw. -volumen 38 Schichtspeicher 39 Trennschicht 40 Untere Trennschicht 5/8The basis for this is the needs-based generation of the energy mix and the ability to cope with moving flow temperatures. These requirements are met by the invention storage. FIGURE LEGEND: 1 Absorber 2 Feed line with feed pump 3 Desorber (also: expeller, cooker, steam generator) 4 Desorber heat exchanger surface 5 Desorber heating medium inlet 6 Desorber heating medium outlet 7 Solution return line with expansion valve 8 Main steam line with regulating or quick closing valve 9 Expansion machine 10 Expansion machine Shaft 11 Generator 12 Evaporator line 13 Condenser (also: condenser) 14 Condenser heat exchanger surface 15 Condenser coolant inlet 16 Condenser coolant outlet 17 Condensate line with expansion valve 18 Evaporator 19 Evaporator heat exchanger surface 20 Evaporator refrigerant inlet 21 Evaporator refrigerant outlet 22 Refrigerant vapor line 23 Absorber heat exchanger surface 24 Absorber -Cooling medium inlet 25 Absorber cooling medium outlet 26 Main steam bypass line with bypass valve 27 Evaporating bypass line with bypass valve 28 Expansion machine tapping line 29 Condensate charging / discharging line 30 Condensate spe Ie 31 Condensate liquid level 32 Feed charge / discharge line 33 Feed storage 34 Feed liquid level 35 Solution charge / discharge line 36 Solution storage 37 Solution liquid level 38 Layer storage 39 Separation layer 40 Lower separation layer 5/8

Claims

Austrian Patent Office AT 511 823 B1 2013-03-15 Claims 1. A device for generating cold and / or useful heat as well as mechanical or electrical energy by means of an absorption cycle in which at least one absorber (1) with at least one desorber (3) a feed line with a feed pump (2) and a solution return line is connected to the expansion valve (7) and between at least one desorber (3) and at least one condenser (13) and / or at least one absorber (1) at least one expansion machine (9) Generation of mechanical or electrical energy is interposed and at least one condenser (13) with at least one evaporator (18) via a condensate line with expansion valve (17) is connected and at least one evaporator (18) with at least one absorber (1) via a refrigerant vapor line (22), characterized in that of a condensate line (17) a condensate Branches loading / unloading line (29) and leads to a condensate store (30) and from a solution return line (7) a solution charging / discharging line (35) branches and leads to a solution memory (36) and optionally from a feed line ( 2) branches off a feed charge / discharge line (32) and leads to a feed store (33) (Fig. 2).

2. Device according to claim 1, characterized in that a condensate charging / discharging line (29) and a solution charging / discharging line (35) and optionally a feed charging / discharging line (32) connected to a layer memory (38) is (Fig.

3) For this 2 sheets of drawings 6/8